电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用

《电弧光保护系统在中低压母线保护中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、1引言近年来，电力系统屡次发生开关柜恶性事故，不仅造成电网设备的严重损坏，还造成了人员伤亡，事故原因大多由于中低压母线上的出线多，操作频繁，导体相间及相地间距离比较近，容易受小动物、设备制造质量、设备绝缘老化和机械磨损、运行条件以及操作错误等因素的影响而发心弧光短路现象造成的。此外，开关柜内部弧光短路故障还可能波及站用直流系统发展为系统故障。案例1：湖北某变电站10kV开关柜型号为XGN2-12型,由于10kV开关柜内螺栓、垫片等部件脱落，引发和间短路，且开关柜未按要求设置压力释放通道，柜内发生三相

2、短路时，电弧产生高温高压气浪冲开柜门，造成2名正在开关柜外进行现场检查的运行值班员被电弧灼伤，其中1人死亡。案例2：江西某变电站10kV开关柜型号为KYN28-12型,事故原因由于1ORV手车式母线PT柜内屯压互感器和避雷器一次接线与设计图纸不符，直接连接在10kV母线上，导致拉开10kV母线PT间隔小「乍后，10kV避雷器仍带电，该站改造工程中，施工人员触碰带电避雷器接线头，造成人员触电伤亡。变电站中低压母线一般未装设专用的快速母线保护，而是依赖上一级元件的后备过流保护来切除母线短路故障。所以，为

3、最大限度的保护设备和人员免受严重伤害，除了严格保证开关设备的制造质量、按照相关规程进行正确维护和操作以外，还必须配置快速动作的保护装置，一旦发生内部弧光短路故障能快速切除。木文首先介绍开关柜弧光造成的危害；其次介绍目前中低压母线保护情况；以及一种新型中低压母线保护系统。2开关柜电弧光造成的危害开关设备发生短路故障产生的电弧使开关设备中的压力和温度迅速增加，如不及吋切除，将造成重大损害。I）电弧温度相当于太阳温度的2倍，大约为20000°C,rtl于过热将导致通牌、铝排熔毁、气化；2）电缆熔毁，电缆包

4、覆层着火；3）过热导致压力上升，是开关设备爆炸，如图1所示；图1：开关设备爆炸4）开关设备强烈振动，使固定元件松脱;5）高温灼烧皮肤，强光刺伤眼睛；6）产生大量的有害气体，伤害呼吸系统;7）爆破咅震损耳膜、肺脏；8）碎片飞射，造成人员伤害，其至死亡。电弧故障的危害程度取决于电弧电流及切除吋间，如图2所示,电弧产生的能量与Ft成指数规律快速上升。图2：不同切除时间对设备的影响从图2中可以看出，只有总切除时间小于85ms,才能使设备部遭受损害，总切除时间大于100ms,将会对设备造成不同程度的损害。3目

5、前我区变电站中低压母线保护情况目前，乌鲁木齐城区变电站6kV-35kV母线保护主要采用变压器后备保护，110kV在进出线回路较多时采用母差保护。3.1变压器后备保护这是目前我城网变电站应用最广泛的中压母线保护方案。由于考虑到与馈线和母线分段开关的配合，保护跳闸时间一般整定为1.0-1・4秒，有的甚至更长，达2.0秒以上。这一动作速度很显然是远远不能满足快速切除中压母线故障的要求。3.2母差保护应用于高压系统的母差保护的动作速度很快，可达到20〜35mso然而，由于母差保护保护范围受到CT安装位置的限

6、制，不能保护到发生故障儿率较高的电缆室电缆接头处的故障。并且这种方式还存在接线复杂，对CT的要求高并且安装在6~35kV母线上有很多困难，也很不经济等问题。所以，母差保护也是不适合中压母线保护应用的。4新型电弧光中低压母线保护系统该保护系统采用检测弧光和过流双判据原理，具有原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、且在各种运行方式下保护不需要切换。电弧光保护由两部分组成：电弧光控制部分和弧光传感器。弧光传感器可放置在开关设备的任何位置（一般安装在母线室内），根据弧光传感

7、器的实际物理位置可实现保护分区的功能，并在电弧光控制单元上显示故障发生的位置，此功能可以减少断电的处理吋间，是快速恢复供电成为可能。电弧光保护提供了7ms的跳闸输出，总切除时间为80ms-100ms,且在开关设备外观上无明显损坏：电弧光中低压母线保护测量1ms计算不需要自我测点随时输出接点4-6ms其它不需耍总和5-7ms表3保护动作时间表5结语现代电力系统的发展，配电网容量的逐渐增大，中低压母线故障对电力系统安全运行的影响越来越严重。它不仅使中压开关设备严重烧毁，造成“火烧连营”事故；而且可能损坏

8、昂贵的变压器，造成十分严重的经济损失。此外，这些事故如果处理不当还会发展为输电网故障，严重危害整个电力系统的安全运行。因此，很有必要在配电系统引入适应其故障模式的中低压母线保护系统以快速切除中低压母线故障，保证输配电网的安金运行。随着现代微机和光电子技术的发展，电弧光保护作为一种针对中压开关柜故障特性开发的中低压母线保护系统，具有原理简单、动作可靠迅速、对变电站一次设备无特殊要求、适应于各种运行方式、且在各种运行方式下保护不需要切换等优点，可以提供一个理想的中低压母线